[科普中国]-有超越光速的存在吗？

作者：Sarah Fecht

编辑： 疯子精灵王

答案是有，宇宙的膨胀速度将最终超越光速。

解释超光速是如何发生的有点复杂，因此我们还是先从宇宙的最初—大爆炸说起吧。在大约140亿年前，宇宙中的所有物质开始向各个方向飞散，时至今日，大爆炸仍在驱使星系向外运动。科学家之所以知道宇宙在膨胀，原因之一就是 多普勒效应 。星系在远离地球时，它们发射出的光的波长也在发生变化，这就和救护车从身边驶过时，警笛声调的变化情况相似。

（图片来源：pixabay）

拿距我们30亿光年之外的长蛇座星系团为例，通过观察该星系团发射出的光，天文学家已经测出了地球到它的距离。长蛇座星系团的氢原子所发出的光在通过棱镜后，形成了红色、蓝绿、蓝紫和紫色四条谱线。但是当该光到达地球时，整条光谱都向红色，也就是低能量的一端移动了。在光横跨宇宙的过程中，光的波长被拉长了。光行走的路程越长，波长就变得越长。同理，光谱越偏向红色，光行走的路程就越长。波长偏移的大小称之为红移，它能帮助科学家弄清宇宙中恒星的运动。而长蛇座不是唯一一个有红移现象的远距离星系团。 由于宇宙正在膨胀，所以所有的天体都在红移 。观察长蛇座星系团的红移现象要稍微容易点，因为星系离地球越远，它远离地球的速度也就越快。

（图片来源：pixabay）

美国约翰霍普金斯大学的物理学家查尔斯·贝内特 （Charles Bennett）认为，宇宙膨胀的速度没有上限。但爱因斯坦的理论“没有什么的速度能比真空中的光速还快”仍是正确的，因为是空间本身在膨胀，而空间什么都不是。

物体运动的速度或者信息传递的速度依然无法超越光速 。星系们并不是在静止的空间内运动并相互远离对方的，它们就像一块膨大着的面包中包裹的葡萄干，是随着空间一起运动的。有些星系已经离我们十分遥远了，它们的速度快到了从它们星系射出的光线永远到达不了地球的地步。贝内特举例说道：这就像5000米赛跑，你在奔跑的同时跑道也在延伸，如果跑道延伸的速度超过你的速度，那么你就永远到不了终点。

（A：发酵前的葡萄干面包生面团；B：发酵后的葡萄干面包生面团）

随着宇宙继续加速膨胀，这样逃出视界的星系将越来越多，在遥远的未来，可见的宇宙范围内将只剩下银河系自己孤零零的一个。

（哈勃超深空场描绘了远古时代的星系图景，它们处于一个更年轻、更致密且更炽热的宇宙。图片来源：wikipedia）

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题图来源：pixabay